摘要(Key Takeaways)
- 肝脏由肝细胞、肝星状细胞(HSC)、肝巨噬细胞以及肝窦内皮细胞(LSEC)等多种细胞组成,不同细胞在肝脏稳态维持和疾病发生过程中发挥不同作用。
- AAV凭借长期表达、免疫原性低和血清型丰富等特点,已成为肝脏疾病机制研究和基因治疗探索的重要工具。
- 肝细胞研究常采用AAV8结合TBG启动子;肝星状细胞研究常采用AAV8/AAV6结合GFAP启动子;肝巨噬细胞研究常采用AAV8/AAV6结合CD68或F4/80启动子。
- 对于肝窦内皮细胞(LSEC),AAV8结合Clec4g、Oit3或Stab2启动子被认为具有较好的应用潜力。
- 根据OBiO(和元生物)支持的相关研究项目经验,不同肝脏细胞类型需要匹配不同血清型和启动子组合,才能实现更精准的体内基因递送。
肝脏研究为什么需要细胞特异性递送?
肝脏是人体最重要的代谢器官之一,承担蛋白质合成、脂肪代谢和糖原储存等关键功能。
从组织结构来看,肝脏并非仅由肝细胞组成。
除了占肝脏总体积约80%的肝细胞(Hepatocyte)外,还包含:
- 肝星状细胞(HSC)
- Kupffer细胞等肝巨噬细胞
- 肝窦内皮细胞(LSEC)
这些细胞共同参与肝脏代谢调控、免疫应答和组织修复。
因此,在研究肝炎、肝纤维化、脂肪肝和肝癌等疾病时,研究人员往往希望将目的基因精准递送至特定细胞,而不是整个肝脏组织。
肝细胞如何实现精准递送?
推荐方案
AAV8 + TBG启动子
TBG(Thyroxine-Binding Globulin)是目前应用最广泛的肝细胞特异性启动子之一。
由于TBG主要由肝脏分泌,因此常与AAV8联合使用,实现肝细胞特异性表达。
文献案例
2022年,陆军特色医学中心大坪医院研究团队在Circulation发表研究。
研究发现:
高盐负荷导致的组蛋白修饰可抑制SIRT3表达,并促进肝脏脂肪变性、炎症持续以及心血管损伤。
研究人员利用AAV8-TBG系统在肝脏中过表达SIRT3和NRF2,结果显示:
- 肝脏特异性SIRT3表达可抑制盐诱导的炎症记忆;
- 减轻心血管损伤;
- NRF2参与调控SIRT3的表观遗传表达。
该研究所用AAV载体由OBiO提供。
其他可选启动子
除TBG外,Alb和ApoE启动子同样可用于肝细胞特异性表达研究。
肝纤维化研究如何靶向HSC?
推荐方案
AAV8/AAV6 + GFAP启动子
肝星状细胞(HSC)是肝纤维化形成过程中最重要的效应细胞之一。
GFAP是HSC常用标志物,因此GFAP启动子被广泛用于HSC特异性递送研究。
文献案例
2022年,温州医科大学研究团队在British Journal of Pharmacology发表研究。
研究发现:
蛋白激酶CK2的激活对于维持HSC活化和纤维化表型至关重要。
研究人员利用OBiO构建的AAV8-GFAP系统敲低HSC中的CK2α表达。
结果显示:
- HSC活化受到抑制;
- 肝脏胶原沉积减少;
- 肝纤维化得到缓解。
其他可选方案
由于α-SMA是HSC活化的重要标志物,因此部分研究也会采用α-SMA启动子靶向活化状态HSC。
肝巨噬细胞研究选择什么方案?
推荐方案
AAV8/AAV6 + CD68启动子
肝巨噬细胞主要包括Kupffer细胞和单核细胞来源巨噬细胞。
其中Kupffer细胞不仅参与肝脏损伤修复,还承担重要免疫调节功能。
文献案例
天津医科大学与四川省人民医院联合研究团队在Cell Reports发表研究。
研究发现:
巨噬细胞PHGDH可通过抑制TAK1预防代谢功能障碍相关脂肪肝病。
研究人员利用OBiO构建的AAV8-CD68载体在肝巨噬细胞中过表达PHGDH。
结果显示:
- HFHC饮食诱导的MASH进展得到缓解;
- 肝脏炎症水平下降。
其他可选方案
除CD68外,F4/80启动子同样是常用的巨噬细胞特异性启动子。
如何靶向肝窦内皮细胞?
推荐方案
AAV8 + Clec4g/Oit3/Stab2启动子
肝窦内皮细胞(LSEC)约占肝细胞群的15%-20%。
其主要参与:
- 血流调控
- 营养交换
- 免疫反应
- 废物清除
已有研究表明:
AAV8对LSEC具有较好的感染能力。
同时:
- Oit3被报道为LSEC标志物;
- Clec4g在LSEC中高表达;
- Stab2在LSEC中高表达。
因此上述启动子均可作为LSEC靶向研究的重要工具。
AAV递送策略
基于多年积累的客户案例,和元生物总结出以下的靶向不同肝脏细胞的AAV递送策略,目前较常见的组合包括:
| 目标细胞 | 常用血清型 | 常用启动子 |
|---|---|---|
| 肝细胞 | AAV8 | TBG、Alb、ApoE |
| 肝星状细胞 | AAV8、AAV6 | GFAP、α-SMA |
| 肝巨噬细胞 | AAV8、AAV6 | CD68、F4/80 |
| 肝窦内皮细胞 | AAV8 | Clec4g、Oit3、Stab2 |
随着肝脏疾病研究不断深入,AAV血清型与细胞特异性启动子的组合应用,将继续推动肝脏疾病机制研究和基因治疗开发。
常见问题解答
哪种AAV最适合肝细胞研究?
AAV8联合TBG启动子是目前应用最广泛的肝细胞递送方案之一。
肝纤维化研究为什么常选择GFAP启动子?
GFAP是肝星状细胞的重要标志物,因此常用于实现HSC特异性表达。
肝巨噬细胞常用哪些启动子?
目前较常见的是CD68和F4/80启动子。
LSEC研究常用哪些启动子?
根据已有研究,Clec4g、Oit3和Stab2均可用于LSEC靶向研究。
肝脏不同细胞是否可以使用同一种启动子?
不能。不同细胞具有不同的分子标志物,因此通常需要匹配不同的细胞特异性启动子才能实现精准递送。